PL129254B1 - Nozzle for continuously applying a layer of solid material onto substrate - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest dysza do ciaglego nakladania na podloze warstwy materialu stalego przez reakcje co najmniej dwóch reagentów gazowych lub zawiesiny w gazie.Znanym jest nakladanie warstwy materialu stalego w sposób ciagly, przez reakcje dwóch reagentów gazowych, na stosunkowo szerokie podloze w szczególnosci na arkusz plas¬ kiego szkla* Ten sposób jest znany pod skrótem C.VJ). od nazwy angielskiej "Chemical Yapor Deposition"• Za pomoca tego sposobu naklada sie cienkie warstwy przezroczyste SnC^ lub Ti0p przez reakcje z SnCl. odpowiednio TiCl. i HgO rozcienczonych w gazie nosnym doprowadzanym do kontaktu z powierzchnia szkla wstepnie ogrzanego do temperatury rzedu 400 - 600° C.Instalacja do stosowania tego sposobu zawiera dysze posiadajaca trzy przylegle szczeliny prostoliniowe, których scianki boczne ograniczajace brzegi wzdluzne kazdej szczeliny sa zbiezne na wspólnej linii. Przeplywy utworzone na wyjsciu tych szczelin przedstawiaja sie jako trzy odrebne przeplywy laminarne podawane na podloze we wzajem¬ nym kontakcie etycznym. Aby ustalic te trzy przeplywy w kontakcie stycznym, scianki oddzielajace rózne szczeliny musza byc bardzo cienkie i tworzyc w szczególnosci na wyjsciu tych przeplywów krawedzie mozliwie jak najbardziej ostre. Wykonanie takiej dy¬ szy na dlugosci mogacej osiagnac na przyklad trzy metry stawia duze trudnosci w zapew¬ nieniu zeby szerokosc kazdej szczeliny dyszy byla dokladnie stala na calej jej dlugos¬ ci, poniewaz blad w szerokosci powoduje, ze doprowadzany gaz nie bylby rozdzielany regularnie a to powoduje, ze nakladana warstwa nie jest jednorodna. Taka dysza przed¬ stawia nie tylko trudnosci obróbcze ale takze jej temperatura pracy, która wynosi2 129 ?54 okolo 110 stanowi czynnik powodujacy zmiane odleglosci szczelin dyszy, a zwlaszcza regularnosci tego rozstawienia.Nieregularnosci szczelin dyszy odbijaja sie bardzo niekorzystnie na jakosci nakladanej warstwy. Y/ przypadku warstwy SnO? te nieregularnosci moga powodowac tworzenie sie bialego proszku na powierzchni podloza i na wyjsciu z dyszy zatykajacego stopniowo przelot.Miejscowa zmiana,proporcji miedzy gazami reakcyjnymi moze powodowac zmiane grubosci warstwy i spowodowac teczowe odblaski na powierzchni szkla. Zwazywszy, ze warstwa tlenku cyny je3t nalozona w celu tworzenia warstwy przewodzacej elektrycznie przeznaczonej do ogrzewania szkla zwlaszcza w celu jego odladzania, nieregularnosci grubosci powoduja jeszcze zmiane rezystywnosci warstwy, a wiec niejednakowy rozdzial ciepla.Celem wynalazku jest unikniecie co najmniej .czesciowo wymienionyeh niedogodnosci, a zadaniem wiodacym do tego celu opracowania dyszy wymienionego na wstepie rodzaju, która bedzie prosta w budowie i niezawodna w dzialaniu. Zgodnie z wynalazkiem cen ten osiagnieto dzieki temu, ze dysza zawiera pryzmatyczna komore ze scietym wierzcholkiem, w której umieszczone sa metalowe tasmy usytuowane na calej dlugosci komory, dzielac te komore pryzmatyczna na trzy czesci w przyblizeniu równe, do których doprowadzane sa poszczególne skladniki tworzace warstwe materialu pokryciowego i dzielace otwór wylotowy dyszy na trzy szczeliny.W elementach dyszy wyznaczajacych pryzmatyczna komore w polowie ich wysokosci osadzone sa sruby do korygowania ewentualnych wad plaskosci poprzecznej tasm. Krawedzie tych tasm przeciwne do krawedzi dzielacych otwór wylotowy dyszy sa umieszczone w rowkach elementu rozdzielajacego, zas komora pryzmatyczna jest utworzona miedzy jedna z powierzchni elementu rozdzielajacego gaz i elementu rozkladajacego majacego dwa profile, o przekroju w ksztalcie trapezów prostokatnych, których katy ostre sa przylegle i stanowia odbicie lustrzane, przy czym profile ograniczaja szczeline otworu wylotowego dyszy, która w elemencie ma trzy szeregi przejsc majacych wyloty w komorze pryzmatycznej, a laczacych komore z elementem zasilajacym. Tasmy maja co najmniej jeden z konców osadzony miedzy dwiema szczekami mocuja-; cymi przymocowanymi gwintowanym sworzniem, który przechodzi swobodnie poprzez rure przymo¬ cowana do czesci stalej dyszy i którego czesc wychodzaca z tej rury zawiera nakretke, przy czym miedzy nakretka i koncem rury sa umieszczone sprezyny talerzowe.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia dysze w przekroju poprzecznym, fig* 2 - jeden z podluznych konców dyszy w przekroju poprzecznym, fig. 3 - przekrój wzdluz linii III-III oznaczonej na fig. 2* W przykladzie przedstawionym korpus dyszy jest utworzony z trzech elementów a miano¬ wicie: elementu zasilajacego 1, elementu rozdzielajacego 2 i elementu rozkladajacego 3 przy czym element zasilajacy 1 i element rozkladajacy 3f sa przymocowane sprezyscie do elementu rozdzielajacego 2 srubami 4 dociskajacymi sprezyny talerzowe 5* Miedzy tymi elementami sa umieszczone uszczelki 6# Element zasilajacy 1 dyszy zawiera trzy komory 7, 8 i 9 usytuowane na calej dlugosci korpusu dyszy, i zawierajace wlot, przy czym jeden wlot 8a komory 8 jest przedstawiony na fig. 1. Wloty sa przesuniete wzdluznie aby umozliwic mocowanie do nich odpowiednich prze¬ wodów zasilajacych. Element rozdzielajacy 2 zawiera wiele przejsc pionowych 10 laczacychi \ 129254 3 kazda komore 7, 8 i 9 z lelementem rozkladajacym 3« Wykladziny 11 z masy z otwartymi porami, z teflonu, sa umieszczone' przed wejsciami a takze na wyjsciu przejsc pionowych 10. Te wy¬ kladziny sluza do tworzenia znacznych spadków cisnienia przeznaczonych do jednorodnego rozdzielania gazu na cala dlugosc korpusu dyszy* Element rozkladajacy 3 zawiera dwa profile 12 i 13. które w przekroju poprzecznym sa trapezami prostokatnymi i sa rozmieszczone jako lustrzane odbicia w stosunku do plaszczyzny pionowej przechodzacej przez srodek korpusu dyszy majac katy ostre przyleglych przekrojów w plaszczyznie srodkowej. Powierzchnie nachylone tych dwóch trapezów ograniczaja miedzy soba komore pryzmatyczna 14, której trzeci bok jest zamkniety przez powierzchnie dolna elementu rozdzielajacego 2. Y/yjscia trzech szeregów równoleglych przejsc 10 maja wyloty w czesci powierzchni dolnej elementu rozdzielajacego 2 zamykajac komore pryzmatyczna 14.Komora 14 jest podzielona na trzy czesci przez dwie metalowe tasmy 15 i 16, które sa usytuowane wzdluznie na calej dlugosci komory pryzmatycznej 14. Tasmy 15 i 16 sa skierowa¬ ne poprzecznie do scietego wierzcholka pryzmatycznej komory 14, a krawedzie sa usytuowane miedzy odsunietymi krawedziami profili 12 i 13 tworzac w ten sposób równolegle szczeliny rozkladajace, usytuowane na wyjsciu z komór pryzmatycznych 14a, 14b i 14c wydzielonych w komorze 14 przez tasmy 15 i 16. Objetosci komór 14a, Hb i 14c sa w przyblizeniu równe a tasmy 15 i 16 sa umieszczone tak, ze kazda z komór 14a, 14b i 14c jest polaczona za posrednictwem jednego szeregu przejsc 10 z komorami 7,8 19. Jedna z krawedzi tasm 15, 16 jest umieszczona w rowku podluznym 19, 20 i uszczelniona uszczelkami 17, 18 dociskanymi przez dwie tasmy dociskowe 21, 22 przymocowane srubami 23* Przez korpus dyszy przechodzi obieg oleju, który jest przedstawiony jako kanal wloto¬ wy 24 i dwa kanaly wzdluzne 25 i 26 utworzone w profilach 12? 13. Ten obieg oleju jest polaczony z zewnetrznym ukladem termostabilizacyjnym korpusu dyszy tak aby utrzymac jego o temperature w poblizu 110 C.Na fig* 2 i 3 przedstawiono srodki prowadzace i mocujace tasmy 15 i 16 do dwóch konców korpusów dyszy. Kazda tasma 15, 16 spoczywa na powierzchni podpierajacej 27, 28 nadajacej tasmom 15$ 16 odpowiednie nachylenie tak, zeby one dzielily komore pryzmatyczna 14 na trzy w przyblizeniu równe objetosci i aby te tasmy byly skierowane poprzecznie tak, ze ich przedluzenia przechodza przez sciety wierzcholek komory pryzmatycznej 14, a krawedzie tych tasm tworza trzy równolegle szczeliny i o tej samej szerokosci miedzy krawedziami profili 12 i 13. Przeciwne konce tasm 15 i 16 opieraja sie o dwie powierzchnie prowadzace usytuo¬ wane na innym koncu dyszy* Te powierzchnie podpierajace 27 i 28 sa przymocowane prosto¬ padle do dwóch scianek 359 36 usytuowanych na przedluzeniu korpusu dyszy.Kazdy koniec tych tasm jest zamocowany miedzy dwiema szczekami 29, 30 polaczonymi srubami 31 • Uklad mocujacy jest identyczny dla czterech konców dwóch tasm i zostanie tu opisane tylko jedno z tych mocowan. Jedna z tych szczek 30 jest przymocowana gwintowanym sworzniem 32 umieszczonym swobodnie w gwintowanej zewnetrznie rurze 33. Ta rura jest wkrecona w plyte 34 przymocowana do dwóch scianek 35 i 36 usytuowanych na przedluzeniu profilów 12 i 13, i zawierajacych powierzchnie podparcia 27 i 28. Gwintowane otwory, w które sa wkrecone rury 33, sa oddalone od plaszczyzny pionowej przechodzacej przez sciety wierzcholek komory pryzmatycznej 14 i tworza kat z ta plaszczyzna tak, ze4 129 254 wierzcholek kata jest usytuowany w przyblizeniu na poziomie powierzchni podpierajacych 27, 28, Do rury 33 jest przymocowana nakretka 37 na zewnatrz przestrzeni utworzonej miedzy sciankami 35, 36 i plyta 34. Druga nakretka 38 do regulacji, jest wkrecona na koniec zewnetrzny sworznia 32. Miedzy nakretkami 37 i 38 sa umieszczone sprezyny talerzowe 39, aby zapobiegac przedwczesnemu obrotowi nakretki regulacyjnej 38.Na koncu elementu rozdzielajacego 2 jest umieszczony element 40 w ksztalcie trójkata, wkrecony miedzy powierzchniami podparcia 27 i 28, sluzacy do zamkniecia konca komory pryzmatycznej 14• Uwzgledniajac sile rozciagajaca i kat pod którym jest ona wywierana na konce tasm 15 i 16, tasmy sa podparte na waskich powierzchniach podpierajacych 27 i 28 i maja takie same nachylenie poprzeczne jak nachylenie powierzchni podparci?*-* Naki id^r.c tasm 15 i 16 na powierzchnie z pewnym naprezeniem umozliwia zachowanie ich dokladnego polozenia wzdluz calej dyszy tak, ze oddalenie trzech szczelin rozdzielajacych utworzonych miedzy krawedziami profilów 12 i 13 bedzie zawsze regularne i niezalezne od rozszerzal¬ nosci wywolujacej sily rozciagajace wywierane na tasme, W polowie wysokosci profilów 12, 13 osadzone sa sruby regulacyjne 41, które przechodza przez profile 12 i 13 równolegle do ich podstawy. Sruby 41 sa przeznaczone do dzialania na tasmy 15 i 16, Plaskosc poprzeczna tasm 15 116 nie jest doskonala z tego powodu, ze tasmy sa otrzymane przez wykrawanie. Sily ciecia, które dzialaja podczas tej operacji tworza niewielka deformacje poprzeczna tasmy. Sily rozciagania wywierane na tasmy maja tendencje do zwiekszania tego odksztalcenia miedzy dwiema powierzchniami prowadzacymi 27, 28 nadajac im ksztalt o niewielkim luku w kierunku poprzecznym tasmy. Sruby regulacyjne 41 rozmieszczone wzdluz calej komory pryzmatycznej 14 sa przeznaczone do dzialania na strone wypukla tasm 15 i 16. Lekki docisk tych srub do srodka tasmy w regularnych odstepach wzdluz kazdej z tych tasm umozliwia przywrócenie plaskosci poprzecznej tasmom bez wplywu na prostoliniowosc dwóch konców krawedzi tasm.Nalezy starannie wykonczyc elementy wyznaczajace komore pryzmatyczna'14 i wzdluzne tasmy 15 i 16 rozdzielajace te komore, w celu zapewnienia przeplywu laminarnego i styczne- go skladników gazowych az do tego miejsca, gdzie kontaktuje sie z pokrywanym podlozem.Wszystkie powierzchnie stykajace sie z gazem reakcyjnym musza byc wykonane z materialu odpornego na korozje wywolywana przez te gazy. W opisanym przykladzie wszystkie powierzch¬ nie tasm 15 i 16 zostaly pokryte galwanicznie warstwa zlota. Wykonane próby za pomoca takiej dyszy pozwolily wykonac powloki o bardzo dobrej jakosci i regularnosci.Zastrzezenia patentowe 1. Dysza do ciaglego nakladania na podloze warstwy materialu stalego przez reakcje co najmniej dwóch gazów ^reakcyjnych lub zawiesiny w gazie, doprowadzanych bezposrednio w poblize podloza podgrzanego do temperatury zblizonej do temperatury reakcji tych skladników, znamienna tym, ze zawiera pryzmatyczna komore /14/ ze scietym wierzcholkiem, w której umieszczone sa metalowe tasmy /15/, /16/ usytuowane na calej dlugosci komory, dzielace komore pryzmatyczna /14/ na trzy czesci w przyblizeniu równe, do których doprowadzane sa poszczególne skladniki tworzace warstwe materialu pokryciowego i dzielace otwór wylotowy dyszy na trzy szczeliny.I 129254 * 2# Dysza wed :ug zastrz. 1, znamienna tym, ze w elementach dyszy wyzna¬ czajacych pryzmatyczna komore /H/ w polowie ich wysokosci osadzone sa sruby /H/ do kory¬ gowania^ ewentualnych wad plaskosci poprzecznej tasm /15/# /16/. 3. Dyaza wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze krawedzie tych tasm /15/f /16/ przeciwny do krawedzi dzielacych otwór wylotowy dyszy sa umieszczone w rowkach elementu rozdzielajacego /2/. 4. Dysza Wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze komora pryzmatyczna /14/ jest utworzona miedzy jedna z powierzchni elementu rozdzielajacego /2/ gaz i elementu *rozkladajacego /3/ majacego dwa profile /12/, /13/, o przekroju w ksztalcie trapezów prostokatnych, których katy ostre sa przylegle i stanowia odbicia lustrzane, przy czym profile /12/, /13/, ograniczaja szczeline otworu wylotowego dyszy, która w elemencie /2/ ma trzy szeregi przejsc /10/ majacych wyloty w komorze pryzmatycznej /H/ a laczacych komore /H/9 z elementem zasilajacym /!/• 5* Dysza wedlug zaetrz, 1, znamienna tym, ze tasmy /15/, /16/, maja co najmniej jeden z konców osadzony miedzy dwiema szczekami mocujacymi /29/, /30/, przy¬ mocowanymi gwintowanym sworzniem /32/f który przechodzi swobodnie poprzez rure /33/ przy¬ mocowana do czesci stalej dyszy, i którego czesc wychodzaca z rury /33/ zawiera nakret¬ ke /38/t przy czym miedzy nakretka /3Q/ i koncem rury /33/ sa umieszczone sprezyny talerzowe /39/» §s« FIG. I129 254 r M "I M FIG. 2 34 36 FIG. 3 Pncownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 cgz.Cena 100zl PL PL PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Dysza do ciaglego nakladania na podloze warstwy materialu stalego przez reakcje co najmniej dwóch gazów ^reakcyjnych lub zawiesiny w gazie, doprowadzanych bezposrednio w poblize podloza podgrzanego do temperatury zblizonej do temperatury reakcji tych skladników, znamienna tym, ze zawiera pryzmatyczna komore /14/ ze scietym wierzcholkiem, w której umieszczone sa metalowe tasmy /15/, /16/ usytuowane na calej dlugosci komory, dzielace komore pryzmatyczna /14/ na trzy czesci w przyblizeniu równe, do których doprowadzane sa poszczególne skladniki tworzace warstwe materialu pokryciowego i dzielace otwór wylotowy dyszy na trzy szczeliny.I 129254 *

2. # Dysza wed :ug zastrz. 1, znamienna tym, ze w elementach dyszy wyzna¬ czajacych pryzmatyczna komore /H/ w polowie ich wysokosci osadzone sa sruby /H/ do kory¬ gowania^ ewentualnych wad plaskosci poprzecznej tasm /15/# /16/.

3. Dyaza wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze krawedzie tych tasm /15/f /16/ przeciwny do krawedzi dzielacych otwór wylotowy dyszy sa umieszczone w rowkach elementu rozdzielajacego /2/.

4. Dysza Wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze komora pryzmatyczna /14/ jest utworzona miedzy jedna z powierzchni elementu rozdzielajacego /2/ gaz i elementu *rozkladajacego /3/ majacego dwa profile /12/, /13/, o przekroju w ksztalcie trapezów prostokatnych, których katy ostre sa przylegle i stanowia odbicia lustrzane, przy czym profile /12/, /13/, ograniczaja szczeline otworu wylotowego dyszy, która w elemencie /2/ ma trzy szeregi przejsc /10/ majacych wyloty w komorze pryzmatycznej /H/ a laczacych komore /H/9 z elementem zasilajacym /!/•

5. * Dysza wedlug zaetrz, 1, znamienna tym, ze tasmy /15/, /16/, maja co najmniej jeden z konców osadzony miedzy dwiema szczekami mocujacymi /29/, /30/, przy¬ mocowanymi gwintowanym sworzniem /32/f który przechodzi swobodnie poprzez rure /33/ przy¬ mocowana do czesci stalej dyszy, i którego czesc wychodzaca z rury /33/ zawiera nakret¬ ke /38/t przy czym miedzy nakretka /3Q/ i koncem rury /33/ sa umieszczone sprezyny talerzowe /39/» §s« FIG. I129 254 r M "I M FIG. 2 34 36 FIG. 3 Pncownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 cgz. Cena 100zl PL PL PL PL